Ionenfallen Quantencomputer Innovationszentrum Hamburg
Auftragnehmer

Ziel

Wir bauen einen modularen und skalierbaren Quantencomputer auf Basis von gespeicherten Ionen-Qubits.

Dieser Quantencomputer ist eine modulare und skalierbare Weiterentwicklung des QSea-Demonstrators. Er beruht auf mehreren modularen MAGIC-Quantenprozessoren mit ParityQC-Architektur, die miteinander verbunden sind. Mit ihm zeigen wir die prinzipielle Skalierbarkeit auf viele Tausend Qubits. MAGIC steht für Magnetic Gradient Induced Coupling und bezeichnet eine präzise, günstige Steuerungstechnologie für Ionenfallen-Qubits. QSea II ist ein gemeinsames Projekt eines Industriekonsortiums. eleQtron baut die nötige Hardware des Quantenprozessors auf. ParityQC entwickelt ein Betriebssystem und Hardware-spezifische Algorithmen. NXP Semiconductors steuert die Sensoriklösung sowie die Steuer- und Regelungselektronik bei, die für eine Einbettung in klassische Computerumgebungen notwendig ist.

Motivation

Das Konsortium verfolgt als übergeordnetes Ziel, Innovationen in Quantentechnologien gesellschaftlich nutzbar zu machen und in kommerzielle Anwendungen zu überführen. Beim Wettlauf um einen freiprogrammierbaren und fehlerkorrigierten Quantencomputer gelten gespeicherte Ionen als ein vielversprechender und etablierter Ansatz. Der vom Konsortium entwickelte modulare Quantencomputer funktioniert nach der MAGIC-Methode, bei der alle Qubits mittels Magnetfeldgradienten miteinander gekoppelt sind. Diese Methode erlaubt eine Kontrolle einzelner Qubits mit Hochfrequenzpulsen im Mikrowellenbereich, wodurch kommerzielle Signalquellen genutzt werden können. Die ParityQC-Architektur erlaubt es, durch ihre hohe Parallelisier- und Modularisierbarkeit fehlerkorrigierte Quantencomputer zu bauen. NXP bringt seine Expertise aus der Systemelektronik in die Skalierung und Miniaturisierung von Komponenten und chipbasierte Photonendetektion zum Auslesen von Quantenzuständen ein.

Innovation

Unser modularer, skalierbarer Quantencomputer basiert auf neuartigen Oberflächenfallen-Chips, die vom Konsortium entwickelt werden. In diese Ionenfallenchips, von denen jeder bereits ein einzelner vollfunktionsfähiger Quantenprozessor ist, werden grundlegende Funktionalitäten zur Steuerung und Detektion der Qubits integriert. Die Verbindung mehrerer solcher Unterprozessoren geschieht entweder über die optische Kopplung der Qubits oder durch den Transport der Ionen von einem Mikrochip zum anderen. Durch die ParityQC-Architektur können Algorithmen effizient auf diesen modularen Chips entwickelt werden, um Optimierungsprobleme aus verschiedensten Anwendungsbereichen zu lösen. NXP sorgt für die Anpassung von System- und Detektionselektronik an kryogenen Umgebungen.




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